问题

学C++花了一天半刚搞懂指针和数组,怎么提高效率?

回答
嘿,哥们儿,看你这劲头,一天半就啃下了C++的指针和数组,这可真不是盖的!要知道这俩玩意儿可是C++里最让人头疼的也最有用的东西。你现在感觉脑袋里有点儿胀,这正常,谁刚学这俩的时候不是这样。别急,效率提升这事儿,咱们一步步来。

首先,咱们得明确一个问题:你现在是“搞懂了”还是“能用了”?

一天半的时间,能让你对指针和数组有个基本的概念,知道它们是怎么回事,能读懂简单的例子,这已经很不错了。但要说到“能用了”,意味着你能自己写代码,用它们解决实际问题,那还有点距离。所以,咱们提升效率,就是要把“搞懂”变成“能用”,并且越来越熟练。

提高效率的第一步:巩固基础,内化理解

你现在感觉一天半就搞懂了,那是因为你刚接触,脑子里还都是新鲜劲儿。但这种理解很可能还停留在表面,像水面一样,好看,但没深度。咱们得把它变成地下水,深沉且稳定。

1. 不要停留在“看懂”: 你看懂指针的地址、解引用,数组的索引,这只是第一步。关键在于 “动手实践”。
找点小练习,不要怕错: 随便找一些关于指针和数组的简单题目,比如:
写一个函数,接收一个整型数组和一个大小,返回数组中所有元素的和。
写一个函数,接收一个指向整型数组的指针和一个大小,用指针遍历数组并打印每个元素。
练习用指针交换两个变量的值。
练习用指针指向数组的中间元素,然后向后、向前移动打印。
尝试创建动态分配的数组(`new` 和 `delete`),然后进行操作。
一遍遍地写: 刚开始可能写得很慢,查很多资料,甚至需要对着别人的代码模仿。没关系,就这么反复练习。直到你能够不假思索地写出正确的代码为止。
“为什么”是关键: 当你写一个例子,比如`int ptr = &a`,然后 `cout << ptr;`,你要知道 `&a` 是什么,`ptr` 里存的是什么,`ptr` 又做了什么。如果这里有个小疑问没解决,后面就会出现连锁反应。多问自己“为什么”,刨根问底。

2. 理解指针和数组的“一体两面”: C++里,数组名在很多情况下可以当做指向数组第一个元素的指针。
数组名就是第一个元素的地址: `int arr[5];` `arr` 和 `&arr[0]` 在很多地方是等价的。
指针算术: `ptr + 1` 并不是简单地在 `ptr` 这个地址值上加 1,而是加了 `sizeof(type)` 字节(`type` 是指针指向的数据类型)。这个是理解指针和数组结合的关键。你试着写个例子,让指针在数组里移动,看看它是怎么工作的。
指针访问数组元素: `arr[i]` 其实就是 `(arr + i)`。把这个等价关系弄熟,你会发现很多代码逻辑都会变得清晰。

3. 用debugger来“看透”: 如果你还在用`cout`来调试,那效率太低了。学会使用debugger(比如Visual Studio自带的,或者gdb)。
设置断点: 在你觉得可能出错或者想看变量值的地方设置断点。
逐行执行: 一步一步地运行你的代码。
观察变量: 实时查看指针的值(地址)、解引用的值、数组元素的值。这比盲目地`cout`要直观和高效得多。你能亲眼看到指针指向哪里,内存里有什么,你的操作改变了什么。

提高效率的第二步:拓展应用,场景化学习

基础打牢了,接下来就是要让这些知识为你所用。

1. 理解内存模型: 指针和数组跟内存是紧密联系的。
栈(Stack)和堆(Heap): 了解局部变量、函数参数等在栈上分配,而动态分配的内存(`new`)在堆上。指针在访问这些内存时,你得知道它指向的是哪一块。
野指针和内存泄漏: 这是新手最容易犯的错。
野指针: 指向一个不存在或者已经释放的内存区域。为什么会这样?可能是指针没有初始化,或者指向的变量已经出了作用域被释放了。
内存泄漏: 用 `new` 分配了内存,但没有用 `delete` 释放。时间长了,程序占用的内存就会越来越多。
解决办法: 养成好习惯:指针在使用前必须初始化(指向一个有效的地址或置为`nullptr`)。用 `new` 了,就一定记得 `delete`(或者 `delete[]`)。

2. 指针作为函数参数/返回值: 这是指针非常重要的用途。
传址调用: 函数内部可以修改外部变量的值(例如,你写的交换两个变量的函数)。
返回指针: 函数可以返回一个指向堆上分配的内存的指针。但要注意,不能返回指向栈上局部变量的指针,因为函数返回时,局部变量就被销毁了。
指针作为参数传递大型数据: 避免复制整个数组,只传递一个指向数组的指针可以提高效率。

3. 数组作为函数参数/返回值:
数组退化为指针: 当你把一个数组作为函数参数传递时,实际上是把它的第一个元素的地址传递过去了,也就是退化成了一个指针。所以,函数接收的参数是`int arr[]`还是`int arr`,在很多情况下是一样的。正因为如此,传递数组时,你通常还需要额外传递数组的大小。
返回数组: C++函数不能直接返回一个数组,但可以返回指向数组的指针,或者使用其他方式(如结构体、类等)。

4. 字符串: C++的C风格字符串就是以`''`结尾的字符数组,所以指针和数组的知识在这里非常有用。
尝试用指针来操作字符串,比如复制、连接、查找子串等。
理解 `char str = "hello";` 和 `char arr[] = "world";` 的区别。前者创建的是一个指向常量字符串的指针,不建议修改;后者在栈上创建了一个字符数组,可以修改。

提高效率的第三步:系统学习,融会贯通

光靠零散的练习还不够,你需要一个更系统的框架来支撑你的学习。

1. 深入理解内存管理和生命周期:
变量的生存周期:局部变量、全局变量、静态变量。
内存的分配方式:栈、堆、全局数据区。
指针的生命周期:它指向的数据的生命周期和你自己定义的指针变量的生命周期是两码事。

2. 学习C++标准库:
`std::vector`: 这是比原生C风格数组更现代、更安全的容器。它封装了动态数组的功能,自动管理内存,提供了很多方便的方法。学会使用`vector`可以大大提高你的开发效率,并且避免很多指针相关的错误。
`std::string`: 同样是字符串的更优秀实现。
迭代器(Iterators): 它们是泛化的指针,可以让你以统一的方式访问各种容器(包括`vector`)中的元素。理解迭代器非常有益于你理解更高级的C++特性。

3. 接触更复杂的C++概念:
引用(References): 引用是另一个重要的“别名”概念,在很多情况下比指针更安全、更方便。理解指针和引用的区别和联系。
智能指针(Smart Pointers): 如`std::unique_ptr`,`std::shared_ptr`。它们是对原始指针的封装,能够自动管理内存,大大降低了内存泄漏的风险。这是现代C++中非常重要的概念,强烈建议你尽快学习。

具体怎么做? 给几个 actionable tips:

每天至少写12小时的代码: 不要光看不练。每天把学到的东西用代码跑一遍。
找一个好的项目练手: 小项目是最好的老师。可以是一个简单的命令行工具,一个文本编辑器,一个小游戏等。在项目中你会遇到各种各样的问题,自然就会去学习和运用指针数组。
阅读别人的优秀代码: 找一些开源项目,看看别人是怎么使用指针和数组的。刚开始可能看不懂,但慢慢地你就会有启发。
参与社区讨论: 在技术论坛(如Stack Overflow)上看看别人问的问题,或者尝试回答一些你力所能及的问题。这能让你更清晰地认识到自己知识的盲点。
不要怕犯错,从错误中学习: 犯错是学习过程中不可避免的一部分。关键是分析错误原因,然后下次不再犯同样的错误。
定期回顾和总结: 隔一段时间就把之前学过的知识再复习一遍,巩固记忆,加深理解。

最后,我想强调一句: 指针和数组是C++的基石,但不是全部。你有了初步的理解,接下来要做的不是死磕这两个概念,而是把它们融入到更广阔的C++知识体系中去。当你开始使用`vector`、智能指针这些更高级的工具时,你会发现它们在底层其实就是对指针和数组的封装和优化。理解了指针和数组,也就更容易理解这些高级工具的工作原理,进而更高效地开发。

加油!一天半能搞懂这俩,说明你有这方面的天赋和毅力,坚持下去,C++的大门会为你敞开!

网友意见

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搞懂了C++的指针是吧?

那我随手列一点C++的指针出来看看你知不知道这是什么啊:

先来个基础版的:int (*p1)(float);

再来个C++版的:int (T::*p2)(float);

接着就稍微复杂点了:int (*(T::*p3)(float))(long);

懂了上面应该就能推导出来的:int (*T1::*(T2::*p4)(float))(long);

最后既然提到了数组,那就顺手加一个:int (*T1::*(T2::*p5[1])(float[0]))(long[]);


当然,这个实际上这是唬人的,大部分正常使用的时候,都不会这么写, 都是层层typedef的,看上去会清爽很多。但正常情况下,不说写,就说看,p3以上应该是要能看懂的。有p3作为基础,看懂p4也应该是ok的。

至于p5,那就随便了,看应该是不至于看不懂。主要是几个0长度数组、不定长数组的概念和使用等。


好像不少人看不明白,我就拿点代码解释一下吧:

        int test(long)  {return 1;}   int func1(float) {return 0;};   struct T  {      int func2(float)    {return 0;}      auto func3(float)   {return &test;}  };  int (*p1)(float) = func1; int (T::*p2)(float) = &T::func2; int (*(T::*p3)(float))(long) = &T::func3;      

p1、p2、p3应该是挺常规的,看代码就懂了。


p4实话说是写错了,本来没打算在T1前加那个*号的,那就是返回一个普通的类成员函数指针而已,确实应该是比较简单的。但我在拿了上面的p3下来改的时候手滑改错了……

结果,现在的p4实际上是这样的:

       int test(long)  {return 1;}  struct T1 {     int (*test2) (long) = &test; }; struct T2 {     auto func4(float){return &T1::test2;} };  int (*T1::*(T2::*p4)(float))(long) = &T2::func4;      

p4实际上是指向一个T2的成员函数(func4)的地址,而func4的返回类型是一个T1的函数指针类型(test)的成员变量(test2)的地址。

我不太能想得到这会有什么实际的用法,因为这玩意用起来很绕的:

       T1 t1; T2 t2; std::cout << (t1.*(t2.*p4)(1.2))(10) << std::endl;      

如果看不懂的话,分开两步写应该就好懂了:

       auto pp = (t2.*p4)(1.2); std::cout << (t1.*pp)(10) << std::endl;      

这是个意外,但似乎可以更生动的显示C++指针的复杂性:一点点的小变化,一不小心,老江湖也会被绕进去的。

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